Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Нуклеофильное замещение водорода (SNH) в электронодефицитньж ароматических системах представляет собой удобный инструмент функционализации путем прямого введения остатков различных нуклеофилов с образованием новьж С-С, C-Hlg, C-N, С-О, С-Р, CS и других связей. Особенно эффективно методология Sn может применяться в ряду я-дефицитных гетероциклов.
Реакции Sn представляют собой двустадийный процесс, включающий присоединение нуклеофилов к электрофильным аренам, или гетероаренам и последующую ароматизацию промежуточных а^-аддуктов, которая не может протекать самостоятельно с отщеплением гидрид-аниона из-за нестабильности последнего. Использование N-оксидов азинов, с этой точки зрения, выглядит крайне привлекательно, т.к. наличие N-оксидной группы в субстрате делает возможным ароматизацию о -аддуктов путем отщепления водорода вместе с N-кислородсодержащим фрагментом в виде молекулы воды, спирта или карбоновой кислоты.
Основным преимуществом методологии Sn является возможность сравнительно легкой модификации гетероаренов введением в цикл разнообразньж функций. На ее основе могут быть разработаны эффективные подходы к целенаправленному синтезу соединений с заданными свойствами. Среди последних можно выделить соединения би- и терпиридинового ряда и их азотистые аналоги, которые хорошо зарекомендовали себя как эффективные лиганды для переходных и посшереходньж металлов, а также гетероциклических производных карборанов - перспективных препаратов для борной нейтрон-захватной терапии опухолей (BNCT).
Перспективными реагентами для решения таких задач выглядят металлоорганические соединения. Они являются активными нуклеофилами (реакции присоединения мегаллоорганических соединений к электрофилам, в том числе, четвертичным азиниевым солям чрезвычайно распространены), однако до сих пор не нашли должного применения в реакциях Sn . Примеры таких реакций разрозненны и не позволяют однозначно определить их применимость и синтетический потенциал.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение реакций нуклеофильного замещения водорода в ряду азин-N-оксидов с металлоорганическими соединениями, особенностей их протекания в зависимости от природы связи углерод-металл, определение применимости и ограничений данного метода для получения функциональных производных азинов. Использование разработанньж подходов для синтеза новьж азагегероциклических лигандов и изучение их комплексообразования с переходными металлами, а также люминесцентных и каталитических свойств. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате исследований реакций SnH азин->Г-оксидов с металлоорганическими соединениями показано, что на характер реакции помимо относительной электрофильности гетероциклического субстрата значительное влияние оказывает природа мегаллоорганического соединения. В зависимости от характера связи
Выражаю глубокую благодарность академику О.Н. Чупахину за внимание, консультации и
неоценимую помощь в руководстве моей работой. ] рос. НАЦИОНАЛЬНАЯ і
4 С-мегалл в исходном нуклеофиле (полярная ковалентная или ионная связь) реакции протекают или по пути присоединения и авто-ароматизации о-аддуктов дегидратацией (калиевые соли кетонов и ацетиленов), или по пути присоединения, ацилирования а-аддуктов и, наконец, их ароматизации элиминированием карбоновой кислоты (литий- и магнийорганические соединения). Результатом реакции в обоих случаях становятся соответствующие замещенные азины. Наиболее активными из всех исследованных азинов, являются 1,2,4-триазин-4-оксиды.
Впервые разработан подход прямого введения в азиновый цикл тройной С,С-связи напрямую в результате дезоксигенативного замещения водорода азин-]Ч-оксидов с литиевыми или калиевыми производными ацетиленов.
Разработан не имеющий аналогов метод прямого введения в азиновый цикл остатков карборанов в результате Sn реакций 1,2,4-триазин-4-оксидов с С-литийкарборанами. Показано, что электроноакцепторный характер гегероцикла в полученных 1,2,4-триазинилкарборанах с одной стороны значительно облегчает протекание реакций деборирования карборанового фрагмента, активируя к нуклеофильной атаке атом бора в положении 3. С другой стороны, электроноакцепторные свойства карборанового каркаса облегчают протекание реакции Дильса-Альдера с обратными электронными требованиями по триазиновому кольцу, которые стали оригинальным методом получения пиридилкарборанов.
Открыт новый тип трансформации 1,2,4-триазинового цикла, включающий неожиданный разрыв С,С-связи вместо ожидаемого разрыва одной QN-связей и приводящий к 1-ароил-5-карборанил-4,5-дигидро-1,2,4-триазолам. Предложен наиболее вероятный механизм протекания обнаруженной трансформации.
Обнаруженные реакции стали основой оригинальной стратегии синтеза би- и герпиридинов и их азааналогов, несущих остатки карборанов, кетонов, ацетиленов, а также новые алкильные и арильные заместители - новых лигандов для синтеза молекулярных материалов, катализаторов, экстрактангов. Показано, что 5-ацилметил-З-пиридил-1,2,4-триазины селективно образуют биядерные комплексы с СиС12 различной архитектуры в зависимости от введенного в триазиновый цикл остатка кегона.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработаны удобные методики синтеза 5-алкил, 5-арил-, 5-карборанил-, 5-ацилметил-1,2,4-триазинов. Предложен альтернативный кросс-сочетанию метод синтеза ряда гетарилацетиленов. Синтезированы новые лиганды би- и герпиридинового ряда, в том числе, несущие карборановый каркас, проявившие каталитическую активность в реакциях сополимеризации олефинов с монооксидом углерода.
ПУБЛИКАЦИИ И АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные материалы диссертации опубликованы в 6 статьях. Результаты работы доложены и обсуждены в виде сообщений на международных и российских конференциях по органической и гетероциклической химии (Европейский коллоквиум по гетероциклической химии, Стокгольм, 2002; Молодежная научная школа по органической химии, Екатеринбург 2000, 2002; Новосибирск 2001; XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, Казань, 2003).
5 Работа выполнена в рамках проектов РФФИ (гранты 99-03-33034, 02-03-32635, 02-03-96464) и Научно-Образовательного Центра «Перспективные материалы» (REC-005), а также при поддержке международной ассоциации INTAS (индивидуальный грант №YSF 2002-103) и Министерства Образования РФ (индивидуальный грант АОЗ-2.11-612).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа общим объемом 106 страниц машинописного текста состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, выводов и экспериментальной части. Библиографический список - 85 работ. Диссертация содержит 58 схем, 3 таблицы и 18 рисунков.
Похожие диссертации на Реакции нуклеофильного замещения водорода в азин-N-оксидах с металлоорганическими соединениями как метод функционализации азинов
